(57)【要約】【課題】  連続蒸解釜を用いてリグノセルロース物質の蒸解収率を向上させる方法を提供する。【解決手段】  リグノセルロース物質を浸透ベッセルと蒸解釜を有する２ベッセル蒸解装置を用いて蒸解する方法であって、蒸解釜に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、該ストレーナーからの抽出黒液を浸透ベッセルに添加する連続蒸解法において、前記浸透ベッセルに添加する黒液量を１００とした場合、蒸解釜の一番上部に位置するストレーナーからの抽出黒液量が少なくとも３５であり、浸透ゾーンの頂部又はそれ以前に該リグノセルロース物質に白液とポリサルファイドが添加され、該ポリサルファイドの添加率が０．３質量％〜１．５質量％（対絶乾リグノセルロース材料）であることを特徴としたリグノセルロース物質の蒸解方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグノセルロース物質を浸透ベッセルと、上部から底部にかけて蒸解ゾーンと洗浄ゾーンを順に設けた蒸解釜を有する２ベッセル蒸解装置を用いて蒸解する方法であり、該蒸解釜に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、該ストレーナーからの抽出黒液を浸透ベッセルに添加する連続蒸解法において、前記浸透ベッセルに添加する黒液量を１００とした場合、前記蒸解釜の一番上部に位置するストレーナーからの抽出黒液量が少なくとも３５であり、浸透ゾーンの頂部又はそれ以前の箇所において該リグノセルロース物質に白液とポリサルファイドが添加され、該ポリサルファイドの添加率が０．３質量％〜１．５質量％（対絶乾リグノセルロース材料）であることを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項２】
前記浸透ゾーンの頂部又はそれ以前の箇所において、リグノセルロース物質にアントラキノン誘導体を添加することを特徴とする請求項１記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項３】
前記ポリサルファイドが酸化触媒により調製されているものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項４】
前記蒸解釜の一番上部に位置するストレーナーからの抽出黒液量が、前記浸透ベッセルに添加する黒液量を１００とした場合、４５以上であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項５】
前記浸透ベッセルに添加する抽出黒液の温度が１００〜１３０℃であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項６】
前記蒸解釜における蒸解ゾーンの始めに白液を添加することを特徴とする請求項１〜５に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リグノセルロース物質の蒸解方法に関するものである。さらに詳しく述べれば、連続蒸解釜を用いてリグノセルロース物質の蒸解収率を向上させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リグノセルロース物質を製紙原料として多くの用途に使用するためには、蒸解処理して化学パルプとするか、あるいはリファイナー等を用いて機械的に処理して機械パルプとする必要がある。これらのパルプは、必要に応じて漂白処理され、所望の白色度に調整された後、製紙原料として使用される。現在、所望の白色度、パルプ特性に調整しやすいことから化学パルプ化法が主として用いられ、特にクラフト法と呼ばれる蒸解法は、薬品の再生が可能であり、使用原料の制限も少ない等の理由から化学パルプ化法の主流となっている。また、クラフトパルプ法は、装置の面でも発展してきており、連続蒸解釜と呼ばれる大量生産型でかつ大型のものが主流となってきている。
【０００３】
前記クラフトパルプ法は、これまでに種々の改良法が提案されている。連続蒸解釜では、ＭＣＣ法、ＥＭＣＣ法、ＩＴＣ法、Ｌｏ−Ｓｏｌｉｄｓ法などが提案されている。これらの改良法は何れも、パルプ品質を改良する方法ではある。
これらのうち、ＭＣＣ法は連続式蒸解釜への蒸解液の添加を３分割し、一部を釜の中段や下段からチップと向流添加し、蒸解度を均一にすることによりパルプ強度の向上をねらっている。これは従来の蒸解液一括添加法に比較して、蒸解工程の各段のアルカリ濃度は均一になり、過剰なアルカリによる木材中のセルロースの崩壊が抑制されているためとしている。
【０００４】
しかし、この方法はパルプ収率の向上にはあまり寄与せず、また、既設の連続蒸解釜へ適用する場合大掛かりな設備の改造を伴うという問題がある。また、Ｌｏ−Ｓｏｌｉｄｓ法は黒液を抽出する工程と、抽出した黒液よりも溶解有機物の少ない液で液補充する工程を組み合わせることにより、蒸解全体を通して、溶解有機物の少ない状態が維持でき、これによって均一な蒸解反応がなされ、強度の高いパルプを得られることが特許文献１、特許文献２に開示されており、強度の高いパルプは得られるが、蒸解収率については定かでない。
【０００５】
一方、パルプ収率の向上を目指した、蒸解液の改善や脱リグニン助剤などの開発も進み、前者ではポリサルファイド蒸解法、後者ではキノン化合物の添加などが挙げられる。これらのうち、ポリサルファイド蒸解は、白液を酸化して硫化ナトリウムをポリサルファイド硫黄に変換したり、蒸解液に直接硫黄を添加して、ヘミセルロースの末端基を酸化保護して、蒸解時のアルカリによるセルロースの溶出を抑えるためパルプ収率が向上するとしている。しかしながら、ポリサルファイド硫黄を１．４％（対木材チップ）添加して蒸解する方法（非特許文献１）の場合についてみると、今までの蒸解法による蒸解法を１００とした場合、該方法による蒸解収率は１０２〜１０４程度にすぎない。
【０００６】
特許文献３〜特許文献５には、電解酸化法によりポリサルファイド硫黄を生成させて使用することが開示されている。この方法の場合、電極膜の使用が不可欠であるが、該電極膜は詰まり易く、未だ実用化には至っていない。
また、特許文献６には、黒液の一部をガス化させて硫化水素を発生させ、該硫化水素と二酸化炭素を含有する酸性ガスを使用してポリサルファイド硫黄を形成する方法が示されているが、クラウスプラントを設置するという設備的な負荷と硫化水素という有毒ガスを使用するという安全面から未だ実用化には至っていなし、また、蒸解収率についての記載もない。
【０００７】
蒸解収率を向上させる方法として、黒液を浸透ゾーンに戻し、蒸解のアルカリプロファイルを均一にし、低温長時間蒸解をする方法いわゆるＣＯＭＰＡＣＴ ＣＯＯＫＩＮＧTM法、ＫＯＢＵＤＯMARI法（特許文献７〜特許文献９）があるが、非特許文献２によると、今までの蒸解法による収率を１００とした場合、該方法による蒸解収率は１０２〜１０３にしかならない。
【特許文献１】特表平８−５１１５８３号公報
【特許文献２】特表平１０−５０４６１４号公報
【特許文献３】特開平１０−１６６３７４号公報
【特許文献４】特開平１１−５１０１６号公報
【特許文献５】特開平１１−５１０３３号公報
【特許文献６】特表２００３−５２６７４０号公報
【特許文献７】米国特許第６０８６７１７号明細書
【特許文献８】米国特許第６１２３８０７号明細書
【特許文献９】米国特許第６１５９３３６号明細書
【非特許文献１】山口章、「工場チップのポリサルファイド蒸解」、紙パ技協誌、第３３巻第８号、ｐ１〜９
【非特許文献２】具延、「ＣＯＭＰＡＣＴ ＣＯＯＫＩＮＧTM法及びＫＯＢＵＤＯMARI法の蒸解パルプの収率評価法」、平成１５年度 紙パルプ技術協会 年次大会 講演予稿集、ｐ４９〜５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、連続蒸解釜を用いてリグノセルロース物質の蒸解収率を向上させる方法を提供することにある。
より詳細には、リグノセルロース物質を浸透ベッセルと蒸解釜を有する２ベッセル蒸解装置を用いて蒸解する方法であって、蒸解釜に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、該ストレーナーからの抽出黒液を浸透ベッセルに添加する連続蒸解法において、リグノセルロース物質の蒸解収率を向上させる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、今までの蒸解法では達成できなかった低温での蒸解をすることにより、薬液中のポリサルファイドが分解し難く、またポリサルファイドを大量に含んだ黒液を浸透ゾーンに戻すことにより、実際に添加したポリサルファイドの量以上の効果をもたらし、蒸解収率が大幅に向上することを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、以下の各発明を包含する。
【００１０】
（１）リグノセルロース物質を浸透ベッセルと、上部から底部にかけて蒸解ゾーンと洗浄ゾーンを順に設けた蒸解釜を有する２ベッセル蒸解装置を用いて蒸解する方法であって、該蒸解釜に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、該ストレーナーからの抽出黒液を浸透ベッセルに添加する連続蒸解法において、前記浸透ベッセルに添加する黒液量を１００とした場合、前記蒸解釜の一番上部に位置するストレーナーからの抽出黒液量が少なくとも３５であり、浸透ゾーンの頂部又はそれ以前の箇所において該リグノセルロース物質に白液とポリサルファイドが添加され、該ポリサルファイドの添加率が０．３質量％〜１．５質量％（対絶乾リグノセルロース材料）であることを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法。
【００１１】
（２）前記浸透ゾーンの頂部又はそれ以前の箇所において、リグノセルロース物質にアントラキノン誘導体を添加することを特徴とする（１）項記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【００１２】
（３）前記ポリサルファイドが酸化触媒により調製されているものであることを特徴とする（１）項又は（２）項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【００１３】
（４）前記蒸解釜の一番上部に位置するストレーナーからの抽出黒液量が、前記浸透ベッセルに添加する黒液量を１００とした場合、４５以上であることを特徴とする（１）項〜（３）項のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【００１４】
（５）前記浸透ベッセルに添加する抽出黒液の温度が１００〜１３０℃であることを特徴とする（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
（６）前記蒸解釜における蒸解ゾーンの始めに白液を添加することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の方法によれば、リグノセルロース物質を浸透ベッセルと蒸解釜を有する２ベッセル蒸解装置を用いて蒸解する方法であって、蒸解釜に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、該ストレーナーからの抽出黒液を浸透ベッセルに添加する連続蒸解法において、蒸解収率を大幅に向上せしめたリグノセルロース物質の蒸解方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明で用いられるリグノセルロース物質は、好適には広葉樹材及び針葉樹材であるが、非木材と呼ばれるものでも良く、特に限定するものではない。
また、本発明の蒸解法としては、クラフト蒸解（ポリサルファイド法）、ソーダ蒸解、アルカリサルファイト蒸解等の公知の蒸解法を用いることができるが、パルプ品質、エネルギー効率等を考慮すると、クラフト蒸解法が好適に用いられる。
【００１７】
本発明の蒸解方法においては、例えば、図１に示すように、上部から底部にかけて、浸透ゾーン（Ａ）を有する浸透ベッセル、また、上部から底部にかけて、蒸解ゾーン（Ｂ）、洗浄ゾーン（Ｃ）を順に有する連続蒸解釜、好ましくは、さらに蒸解ゾーン（Ｂ）が上部蒸解ゾーン（Ｂ１）と中部蒸解ゾーン（Ｂ２）と下部蒸解ゾーン（Ｂ３）に別れた連続蒸解釜が用いられる。各々のゾーンは、ストレーナーにより区切られている。例えば、図１の場合には、リグノセルロース物質に蒸解液導入管２からポリサルファイド、アントラキノンを含有する蒸解液が添加された後、浸透ゾーン（Ａ）を出るまでのゾーンが浸透ゾーン、蒸解釜の頂部からストレーナ−３までのゾーンが上部蒸解ゾーン（Ｂ１）、ストレーナー３からストレーナー４までのゾーンが中部蒸解ゾーン（Ｂ２）、ストレーナー４からストレーナー５までのゾーンが下部蒸解ゾーン（Ｂ３）、ストレーナー５からパルプが木釜から出るまでのゾーンが洗浄ゾーン（Ｃ）である。
【００１８】
本発明においては、蒸解液が洗浄ゾーンを除く前記各ゾーン毎に必ず１ヶ所以上添加される。例えば、図１の場合、蒸解液は蒸解液導入管２によって浸透ゾーンＡに、蒸解液導入管１によって蒸解ゾーンに分割添加される。蒸解液の添加比率としては、蒸解ゾーンへの白液添加率が、全白液の５５質量％以上、好ましくは６０質量％である。白液添加率がこれらより少ない場合、ヘミセルロースの溶出が多くなり、蒸解収率が低くなる。分割添加される蒸解液は、図１のように、浸透ゾーンにはポリサルファイドを添加し、さらにアントラキノンを添加すれば良く、蒸解ゾーンにもポリサルファイドやアントラキノンを添加しても良いが、蒸解ゾーンにおけるこれら蒸解助剤のチップへの浸透性は悪いので、白液のみを添加する方が好ましい。性状は、硫化度の異なるものを用いても良い。例えば、木材をクラフト蒸解する場合、白液の硫化度は５〜７５％、好ましくは１５〜４５％であり、有効アルカリ添加率は、総計で絶乾木材質量当たり５〜３０質量％、好ましくは１０〜２５質量％である。
【００１９】
本発明において使用されるポリサルファイド硫黄の製造方法としては、実用的なものとして酸化触媒法や電解法が挙げられる。酸化触媒法は、硫化ナトリウムを含むアルカリ性溶液を活性炭などの触媒の存在下に空気などの分子状酸素により酸化する方法である。また、電解法は、水酸化ナトリウムと硫化ナトリウム、あるいは炭酸ナトリウムと硫化ナトリウムが主成分のアルカリ性蒸解液などの硫化物イオンを含む溶液中の硫化物イオンを電気化学的に酸化する方法（特許文献２）である。
【００２０】
前者の酸化触媒法は、副生成物であるチオ硫酸ナトリウムが生成するという問題を有し、それ故、絶乾チップに対し１．５質量％までしか添加することができないが、日本においては多くの工場で採用された実績がある。後者の電解法は、副生成物の反応を抑え、ポリサルファイド硫黄を高濃度で得ることができるが、日本では電気コストが高いため工場で採用されておらず、また、電解法はアノードとカソードの隔膜が詰まりやすく安定的にポリサルファイド硫黄を製造し難い。そこで、本発明の方法では、前者の酸化触媒法で製造したポリサルファイド硫黄を用いることにしたが、今後の情勢変化で電気コストが安くなったり、隔膜の性能が向上すれば電解法で製造されるポリサルファイド硫黄に転換することは可能である。
【００２１】
本発明におけるポリサルファイド硫黄の添加率は、絶乾チップに対し０．３〜１．５質量％である。０．３質量％より低ければ十分に収率が上がらず、１．５質量％より高ければ前記に示した通り、副生成物が多量に生成するので適さない。
【００２２】
また、蒸解補助剤として公知の環状ケト化合物、例えば、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、アントロン、フェナントロキノン及び前記キノン系化合物のアルキル基やアミノ基等による核置換体、或いは前記キノン系化合物の還元型であるアントラヒドロキノンのようなヒドロキノン系化合物、さらにはディールスアルダー法によるアントラキノン合成法の中間体として得られる安定な化合物である９，１０−ジケトヒドロアントラセン化合物等から選ばれた１種或いは２種以上が添加されてもよく、その添加率は通常の添加率であり、例えば、木材チップの絶乾質量当たり０．００１〜１．０質量％である。
【００２３】
その他、使用できる蒸解助剤としては、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰＡ）等のキレート剤や、各種界面活性剤等が挙げられ、また、緑液も利用でき、特に限定されるものではない。これらの蒸解助剤は、蒸解液同様、分割添加することが可能であるり、添加場所も限定されるものではない。
【００２４】
本発明の方法の浸透ゾーンにおいては、以下の条件を満たす操作を行なうことを特徴としている。一つ目は、十分に液比を高くすることであり、二つ目は、十分なアルカリを添加することであり、三つ目は温度を上げ過ぎないことである。温度を高くし過ぎると、薬液がリグノセルロース物質に十分に浸透する前に反応が起こってしまい、不均一な蒸解を誘因するし、また、ポリサルファイドの分解が生起する。本発明の方法では、ポリサルファイドを十分に含み、かつ残アルカリの多い黒液を蒸解液と共に浸透ゾーンの頂部に添加することにより、上記条件を満たす操作が行われる。
【００２５】
本発明の蒸解法は、蒸解釜に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、該ストレーナーからの抽出黒液を浸透ベッセルに添加する連続蒸解法である。例えば、図１の場合には、黒液抽出管１５，１６，１７，１８からポンプ７，８，９，１０により黒液が抽出される。黒液抽出管１５、１６から抽出された黒液の全量は浸透ベッセルに添加され、黒液抽出管１７，１８から抽出された黒液は全量がフラッシュタンク１４に送られる。前記浸透ベッセルに添加する全黒液量を１００とした場合、蒸解釜の一番上部に位置するストレーナー３からの抽出黒液量は少なくとも３５であり、好ましくは４５以上である。該黒液抽出量が３５未満の場合、未反応のポリサルファイドが蒸解釜中を通って無効分解されることとなるためである。黒液抽出管１６からの黒液も浸透ゾーンに添加されることがあるが、ポリサルファイドはストレーナー４に至る過程で既に分解されてしまっているのでこの黒液には殆ど含まれていない。
【００２６】
本発明の方法において、該抽出黒液を使用する利点としては、炭水化物と反応しなかったポリサルファイドが無効分解する以前に、該ポリサルファイドを含有する黒液を抜き出して浸透ゾーンへ添加することによりポリサルファイドを有効利用することができる点が挙げられる。
【００２７】
本発明の方法において、浸透ゾーンにおける液比は４〜７である。液比を４未満にすると、原料に薬液が十分に浸透しない場合がある上に、容積重が小さい原料を用いた場合には、原料が釜内を沈降し難くくなり、原料の釜内移動が不均一になる結果として不均一蒸解となるため適さない。特に、ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ 紙パルプ試験方法Ｎｏ．３に従って測定した容積重が４５０ｋｇ／ｍ3以下の原料を使用した場合には、この傾向が強くなる。容積重が４５０ｋｇ／ｍ3以下の原料としては、ラジアータ松、カラ松、トド松、エゾ松等の針葉樹や、E.degluptaやE.grandisのような一部のユーカリ（例えば、紙パ技協誌、４８巻、２号P２９４、表５）やアカシアを挙げることができる。また、液相釜と呼ばれるタイプの蒸解釜は、気相釜と呼ばれるタイプの蒸解釜に比べて原料が沈降し難くいため、液比はより高めに設定するのが好ましい。一方、液比が７より大きくなると、黒液の回収負荷が大きくなり過ぎるため適さない。
【００２８】
また、本発明の方法の浸透ゾーンにおける温度は、１００〜１３０℃、リグノセルロース物質の滞留時間は０．５〜２時間である。１００℃より低い温度の場合や滞留時間が０．５時間より短い場合には、浸透ゾーンにおける薬液の浸透及び反応が不十分になり、その後の蒸解ゾーンで急激に加温し、かつ高温にて蒸解しなければならず、不均一な蒸解となる可能性が高いため適さない。一方、１３０℃よりも高い温度の場合や滞留時間が２時間より長い場合には、ポリサルファイドが無効分解し、また、十分に薬液が原料に浸透する前に蒸解反応が始まることにより均一な蒸解が出来なくなったり、黒液中の有機物による副反応により均一な蒸解が出来なくなる可能性があるため適さない。本発明の浸透ゾーンでは、チャンネリング回避という観点から、必ず並流蒸解が行われる。
【００２９】
本発明の方法の蒸解ゾーンにおける条件としては、少なくとも１ヶ所で白液を添加し、かつ蒸解ゾーンの途中から黒液を抽出し、絶乾未晒パルプ１ｔ生産あたり少なくとも４ｍ3以上の該黒液を浸透ゾーンの始めに戻し、残りの黒液を抽出し、かつ蒸解ゾーン終了時に黒液を抽出する以外、特に限定されるものではないが、該黒液の戻し量が４ｍ3より少なければ、収率の向上が顕著ではないので適さない。例えば、図１の方法の場合には、蒸解ゾーンの始めに白液導入管１を経て、白液を添加し、ストレーナー３，４から抽出した黒液の大部分はクーラー１３を通り浸透ベッセルに添加し、該黒液の一部はフラッシュタンク１４へ送られる。また、ストレーナー５から抽出した黒液（黒液抽出管１８）はフラッシュタンクに送るのが、好ましい実施形態である。
【００３０】
本発明の方法の蒸解ゾーンにおいては、向流蒸解及び並流蒸解に関して、特に限定するものではなく、状況に応じて向流蒸解及び並流蒸解が適宜選択される。例えば、蒸解ゾーンを上部蒸解ゾーンと下部蒸解ゾーンに分けた場合には、向流蒸解＋向流蒸解、向流蒸解＋並流蒸解、並流蒸解＋並流蒸解、並流蒸解＋向流蒸解の４つの組み合わせが可能である。これらの選択は、原料となるリグノセルロース物質の性状や、操業性、経済性、パルプ品質等を考慮して行われる。
【００３１】
本発明の方法の蒸解ゾーンにおける液比は４〜１０である。液比を４未満にすると、蒸解液の浸透不十分により、未蒸解チリが発生し、一方、液比７を越えると黒液の回収負荷が大きくなり過ぎるため適さない。
【００３２】
本発明の方法の蒸解ゾーンにおける最高温度は、例えば、広葉樹を原料とした場合、１３０〜１５０℃であり、針葉樹を原料とした場合には、１４０〜１６０℃である。蒸解ゾーンにおけるリグノセルロース物質の滞留時間は２〜１０時間である。滞留時間が２時間より短ければ、蒸解不十分でチップがパルプ化されず、一方、１０時間より長ければ過蒸解によりパルプ繊維が傷んでしまうため望ましくない。蒸解ゾーン終了時に抽出される黒液中の残アルカリ量は、５〜２０ｇ／ｌ、好ましくは８〜１２ｇ／ｌである。残アルカリ濃度が５ｇ／ｌより低い場合には、蒸解ゾーンでの脱リグニン反応が十分に進まず、２０ｇ／ｌよりも高くなると、セルロースの損傷が大きくなり、蒸解パルプ収率が低くなるため適さない。
【００３３】
本発明の方法の洗浄ゾーンにおける条件は、処理時間が１時間以下であること以外、特に限定されるものではない。本発明において、蒸解釜全体をなるべく低温で蒸解するためには、洗浄の時間が必然的に短くなるためである。本発明の方法の洗浄ゾーンにおいては、向流蒸解、並流蒸解のいずれでもよく、特に限定されるものではないが、釜内での洗浄の効率化を考慮すると、向流蒸解とするのが好ましい実施形態である。
【００３４】
本発明の方法において、複数の箇所から抽出された黒液は、フラッシュタンク１４に送られ、フラッシュ蒸気を回収した後、エバポレーターに送られる。エバポレーターで濃縮された後、燃焼により、有機物質は熱エネルギーとして回収され、無機物質は最終的に蒸解液に再生される。
【００３５】
本発明の方法が、リグノセルロース物質を浸透ベッセルと蒸解釜を有する２ベッセル蒸解装置を用いて蒸解する方法であり、蒸解釜に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、該ストレーナーからの抽出黒液を浸透ベッセルに添加する連続蒸解法において、前記浸透ベッセルに供給されるリグノセルロース物質に白液及びポリサルファイドと共に添加される黒液として利用する前記蒸解釜の一番上部に位置するストレーナーからの抽出黒液の量を、全黒液量を１００とした場合に少なくとも３５とし、かつ、ポリサルファイドの添加率を０．３質量％〜１．５質量％（対絶乾リグノセルロース材料）とするという、比較的温和な条件で蒸解することによって蒸解収率を向上することができたことの理由については、以下のように推測している。すなわち、今までの蒸解法では達成できなかった低温で蒸解をすることにより、薬液中のポリサルファイドが分解され難くく、また、ポリサルファイドを大量に含んだ抽出黒液を浸透ゾーンに戻すことにより、実際に添加したポリサルファイドの量以上の効果をもたらし、リグノセルロース中の炭水化物の崩壊がポリサルファイドにより起こり難くなったため、蒸解収率が大幅に向上するものと推測している。
【実施例】
【００３６】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、勿論、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、蒸解は工場の連続式蒸解釜を再現できるラボの蒸解釜を用いて評価した。各例中の「％」及び比率は質量基準である。
以下に示す実施例１及び比較例１、２において、未晒パルプのカッパー価、蒸解収率の測定は以下の方法を用いた。
【００３７】
１．カッパー価の測定
カッパー価の測定は、ＪＩＳ  Ｐ  ８２１１に準じて行った。
【００３８】
２．蒸解収率の測定
蒸解収率の測定は、下記の式より算出した。
蒸解収率（％）＝
〔投入した絶乾チップ（ｇ）／蒸解後の絶乾パルプ（ｇ）〕×１００
【００３９】
実施例１
図１の２塔式蒸解釜を用い、スラッシュ松：ラジアータ松：国内産針葉樹＝４５：２５：３０からなる針葉樹チップを以下の手順に従って蒸解した。まず、浸透ゾーンＡにおいて、針葉樹チップ絶乾５００ｇに対し、有効アルカリとして５．４質量％、ポリサルファイド硫黄１．０％、アントラキノン０．０３％、硫化度２８％に相当する蒸解液を図１の蒸解液導入管２から０．５リットルと、黒液は黒液抽出管１５、１６から各々０．５３、０．９４リットル抜出し、浸透ベッセルに添加して蒸解をスタートさせた（液比は５．０）。なお、浸透ゾーンにおいては並流蒸解が行われ、浸透ゾーンにおけるチップの滞留時間は６８分、温度は１２５℃であった。
【００４０】
次いで、上部蒸解ゾーンにおいて、チップ絶乾５００ｇに対し有効アルカリとして１２．６％、硫化度２８％に相当する蒸解液（蒸解液導入管１）１．０リットルをポンプ６、ヒーター１２を通して使用して液循環を行った。その後、ストレーナー４，５から、黒液抽出管１７，１８を介して、チップ絶乾５００ｇに対し２．３リットルの黒液を抽出し、フラッシュタンク１１に送った。上部蒸解ゾーンＢ１、中部蒸解ゾーンＢ２、下部蒸解ゾーンＢ３ともに並流蒸解とした。蒸解ゾーンにおけるチップの滞留時間は３５２分、蒸解温度は平均で１４７℃、１５０℃であった。
【００４１】
その後、洗浄ゾーンにおいて、釜内におけるチップの滞留時間は０．５時間であった。洗浄濾液導入管１９及び２０を介して、希釈洗浄水として未晒パルプの洗浄濾液２．５リットルを釜底部から添加した。得られた未晒パルプのカッパー価は蒸解温度１４７℃、１５０℃に対し、各々２８．１，２２．２、未晒パルプの絶乾収量は２６０．０ｇ、２５３．０ｇであり、蒸解収率は５２．０％、５０．６％であった。
【００４２】
比較例１
浸透ゾーンＡにおいて、抽出黒液の添加量を黒液抽出管１５，１６から各々０．３、１．２リットル抜いて浸透ゾーンに添加したこと、及び蒸解ゾーンの温度を１４８℃、１５２℃としたこと以外は、実施例１と同様の操作を行なった。得られた未晒パルプのカッパー価は蒸解温度１４８℃、１５２℃に対し、各々２５．４、２１．１、未漂白パルプの絶乾収量は２４２．０ｇ、２３６．５ｇであり、蒸解収率は４８．４％，４７．３％であった。
【００４３】
比較例２
浸透ゾーンＡにおいて、ポリサルファイド硫黄０．１％を添加したこと、及び蒸解ゾーンの温度を１４８℃、１５２℃、１５５℃にしたこと以外は、実施例１と同様の操作を行なった。得られた未晒パルプのカッパー価は蒸解温度１４８℃、１５２℃、１５５℃に対し、各々２７．８，２３．３，１９．４、未漂白パルプの絶乾収量は２４０．５ｇ、２３３．５ｇ、２３０．０ｇであり、蒸解収率は４８．１％、４６．７％、４６．０％であった。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１、図１から明らかなように、リグノセルロース物質を浸透ゾーン、蒸解ゾーン、洗浄ゾーンを順に有する２ベッセル蒸解装置を用いて蒸解する際に、蒸解釜に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、該ストレーナーからの抽出黒液を浸透ベッセルに添加する連続蒸解法において、前記浸透ベッセルに添加する黒液量を１００とした場合、蒸解釜の一番上部に位置するストレーナーからの抽出黒液量が３５として、かつ浸透ゾーンの頂部に白液とポリサルファイドが所望量添加されることにより、蒸解収率が向上することがわかる。つまり、上記蒸解方法を実施することにより、薬液中のポリサルファイドが分解し難く、またポリサルファイドを大量に含んだ黒液を蒸解ゾーンの初期から浸透ゾーンに添加することにより、実際に添加したポリサルファイドの量以上の効果をもたらし、蒸解収率を大幅に向上させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の方法は、蒸解収率を一層向上させ、カッパー価と蒸解収率の関係を更に改善することができる。すなわち、本発明は、同一有効アルカリ添加率で同一カッパー価における蒸解収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】未晒パルプのカッパー価と蒸解収率の関係を示す図である。
【図２】本発明の蒸解を実施する為の蒸解フローの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…白液導入管
２…ポリサルファイド、アントラキノン含有白液導入管
３，４，５…ストレーナー
６，７，８，９，１０，１１…ポンプ
１２…ヒーター
１３…クーラー
１４…フラッシュタンク
１５，１６，１７，１８…黒液抽出管
１９，２０…洗浄濾液導入管
【図１】
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【図２】
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